DE2827019C2

DE2827019C2 -

Info

Publication number: DE2827019C2
Application number: DE2827019A
Authority: DE
Inventors: Jean La Haye Les Roses Fr Dupont
Original assignee: Bull SA
Current assignee: Bull SA
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-20
Publication date: 1989-11-23
Also published as: JPS548821A; FR2395638A1; IT1206615B; FR2395638B1; IT7824583A0; US4297623A; GB1599375A; DE2827019A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für einen fremder regten Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1, wie es durch die US 36 97 844 bekannt ist.The invention relates to a control system for a stranger excited DC motor according to the preamble of the patent Proverb 1, as is known from US 36 97 844.

Fremderregte Gleichstrommotoren werden häufig benutzt, da bei ihnen eine Drehzahleinstellung in einem großen Bereich durch Verändern ihrer Versorgungsspannung vorgenommen werden kann. Theoretisch ist für eine gegebene Versorgungsspannung und einen gegebenen Fluß die Belastungskennlinie dieser Mo toren von dem sie durchfließenden Gleichstrom unabhängig. In der Praxis stellt man jedoch fest, daß die Drehzahl linear abnimmt, wenn die Erregerstromstärke zunimmt. Das rührt von den ohmschen Verlusten her, die sich in dem Motor aufgrund seines Innenwiderstandes ergeben, welcher die Summe insbe sondere der Widerstände des Ankers und der Wendefeldwicklun gen ist. Die Gleichung, die diesen Effekt ausdrückt, lautet E=U-RI, wobei E die Gegen-EMK des Motors, U seine Ver sorgungsspannung, R sein Innenwiderstand und I sein Anker strom ist. Das Produkt RI stellt den ohmschen oder inneren Spannungsabfall in dem Motor dar. In dem Fall, in welchem der Motor an einer konstanten Versorgungsspannung arbeitet, wird die Beschleunigung seiner Drehung durch Verändern des Steuerstroms I eingestellt, der um so größer sein muß, je kleiner die Zeit ist, die für den Anstieg oder den Abfall der Drehzahl verlangt wird. Wenn eine schnelle Einstellung der Drehzahl vorgenommen werden soll, ist infolgedessen der ohmsche Spannungsabfall groß und stört sie beträchtlich.Externally excited DC motors are often used because they can be used to adjust the speed over a wide range by changing their supply voltage. Theoretically, for a given supply voltage and a given flux, the load characteristic of these motors is independent of the direct current flowing through them. In practice, however, it is found that the speed decreases linearly as the excitation current increases. This is due to the ohmic losses that result in the motor due to its internal resistance, which is the sum of the armature resistances and the Wendefeldwicklun conditions. The equation that expresses this effect is E = U - RI , where E is the back emf of the motor, U is its supply voltage, R is its internal resistance and I is its armature current. The product RI represents the ohmic or internal voltage drop in the motor. In the case in which the motor works on a constant supply voltage, the acceleration of its rotation is adjusted by changing the control current I , which must be greater the smaller the smaller Is the time required for the speed to increase or decrease. As a result, if the speed is to be adjusted quickly, the ohmic voltage drop is large and disturbs it considerably.

Zur Kompensation des inneren ohmschen Spannungsabfalles im Motor ist es aus der US-PS 36 97 844 bekannt, einen Widerstand mit dem Gleichstrommotor in Reihe zu schalten. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand entspricht dem in neren ohmschen Spannungsabfall des Motors. Mittels einer Re gelschleife wird anhand des an dem Widerstand abfallenden Spannungsabfalls eine Kompensation innerhalb des gesamten Geschwindigkeitsbereiches vorgenommen. Da der Gleichstrom motor bei der bekannten Anordnung über eine Phasenanschnitts steuerung angesteuert wird, erfolgt die Kompensation durch Korrektur des Phasen-Steuersignals.To compensate for the internal ohmic voltage drop in the Motor, it is known from US-PS 36 97 844, one Connect resistor in series with the DC motor. The voltage drop across this resistor corresponds to that in nher ohmic voltage drop of the motor. By means of a re gel loop is based on the drop in the resistance Voltage drop a compensation within the entire Speed range made. Because the direct current motor in the known arrangement via a leading edge is controlled, the compensation is carried out by Correction of the phase control signal.

Eine solche Regelung liefert durchaus brauchbare Ergebnisse, stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Länge der Zeitab schnitte der einzelnen Phasen des Steuersignals entsprechend den gewünschten Betriebszuständen des Motors relativ kurz ist, so daß die durch die Kollektorlamellen verursachten Störsignale das an dem mit dem Motor in Reihe liegenden Wi derstand abfallende Signal erheblich verfälschen.Such a regulation provides usable results, However, it reaches its limits when the length of time sections of the individual phases of the control signal accordingly the desired operating conditions of the engine relatively short is so that those caused by the collector fins Interference signals that on the Wi the signal drop significantly falsify.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für einen fremderregten Gleichstrommotor zur Verfügung zu stellen, bei dem die Kompensation des inneren ohmschen Span nungsabfalls des Motors unabhängig von den jeweiligen Dreh winkeln des Motorkollektors wirksam ist und ein mit dem Mo tor in Reihe liegender Rückkopplungswiderstand entfallen kann.The invention has for its object a control system for a separately excited DC motor where the compensation of the inner ohmic span voltage drop of the motor regardless of the respective rotation angle of the motor collector is effective and one with the Mo Feedback resistor in series are not required can.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Steuersystem erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patent anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Bei dem erfindungs gemäßen Steuersystem wird keine Regelung, sondern eine Voraus kompensation vorgenommen. Dabei wird von der Annahme ausge gangen, daß der innere ohmsche Spannungsabfall des Motors der Signalform des unkorrigierten Steuersignals entspricht. Folglich kann das Kompensationssignal aus diesem Steuersig nal abgeleitet werden. Die Anwendung der Erfindung ist ins besondere unter der Bedingung vorgesehen, daß der Gleichstrom motor unter konstanter Belastung betrieben wird.This task is carried out in a generic control system according to the invention in the characterizing part of the patent claims 1 specified measures solved. In the invention According to the tax system is not a regulation, but an advance compensation made. It is based on the assumption that the internal ohmic voltage drop of the motor corresponds to the waveform of the uncorrected control signal. Consequently, the compensation signal from this control signal can nal are derived. The application of the invention is ins provided under the condition that the direct current motor is operated under constant load.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in the sub claims specified.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in folgendem unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is described in the following with reference to the drawing described. It shows

Fig. 1 in Form eines Blockschaltbildes ein her kömmliches Steuersystem für einen fremd erregten Gleichstrommotor mit konstanter Belastung, Fig. 1 in the form of a block diagram a forth kömmliches control system for a separately excited DC motor with a constant load,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Kompensations einrichtung, die im allgemeinen in einem Steuersystem der in Fig. 1 dargestellten Art benutzt wird, Fig. 2 an embodiment of a device compensating which is generally used in a control system of the type shown in Fig. 1,

Fig. 3 in Form eines Blockschaltbildes ein Steuer system nach der Erfindung für einen fremd erregten Gleichstrommotor mit konstanter Belastung, Fig. 3 in the form of a block diagram a control system according to the invention for a separately excited DC motor with a constant load,

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungs beispiels einer Kompensationseinrichtung nach der Erfindung, Fig. 4 is a schematic diagram of an execution example of a compensation device according to the invention,

Fig. 5 auf der Basis des Prinzipschaltbildes von Fig. 4 ein Schaltbild eines konkreten Aus führungsbeispiels einer Kompensationsein richtung nach der Erfindung, und Fig. 5 on the basis of the schematic diagram of Fig. 4 is a circuit diagram of a concrete exemplary embodiment from a Kompensationsein device according to the invention, and

Fig. 6 Kurven, die verschiedenen Punkten der Steuersysteme von Fig. 1 bis 5 entsprechen. Fig. 6 curves corresponding to different points of the control systems of Figs. 1 to 5.

Gemäß Fig. 1 enthält ein Steuersystem 10 für einen fremder regten Gleichstrommotor 12 mit konstanter Belastung eine Be fehlseinrichtung 14, beispielsweise eine Tastatur mit Druck tasten, einen Generator 16, der auf den von der Einrichtung 14 gegebenen Befehl hin ein Steuersignal für den Motor lie fert, indem er die dem empfangenen Befehl entsprechende Dreh zahl und die Zeit zum Erreichen dieser Drehzahl bestimmt, ei nen Leistungsverstärker 18, der mit dem Anker des Motors 12 verbunden ist und das von dem Generator 16 gelieferte Steuer signal verarbeitet, um den Motor 12 entsprechend zu erregen, und eine Einrichtung 20 zur Kompensation des inneren Spannungs abfalls des Motors. Eine Kompensationseinrichtung herkömmli cher Art regelt den Motor über eine Rückkopplungsschleife, die einen Differenzverstärker 22 und eine Rückkopplungsein heit 24 enthält. Nach den bekannten Regelprinzipien empfängt der Differenzverstärker 22 an einem Eingang das von dem Ge nerator 16 gelieferte Steuersignal und an seinem anderen Ein gang das an dem Ausgang der Rückkopplungseinheit 24 erzeug te Signal. Die Rückkopplungseinheit besteht im allgemeinen aus den in Fig. 2 dargestellten Elementen. Diese Elemente be stehen aus einem Widerstand 26 mit sehr niedriger Impedanz, dessen eines Ende an Masse liegt und dessen anderes Ende die Eingangsklemme 24 a der Einheit bildet. Dieser Widerstand 26 ist mit dem Anker des Motors 12 in Reihe geschaltet. Pa rallel zu dem Widerstand 26 ist der feste Widerstand hoher Impedanz eines Potentiometers 28 geschaltet, dessen Schlei fer den Ausgang 24 b der Rückkopplungseinheit 24 bildet. In manchen Fällen enthält die Rückkopplungseinheit 24 aus den oben angegebenen Gründen ein Filternetzwerk (nicht darge stellt).Referring to FIG. 1, a control system 10 for a foreign excited DC motor 12 at constant load contains a Be fail device 14, such as a keyboard with pushbuttons, a generator 16, which lie on the given from the device 14 command, a control signal for the motor fert by the speed corresponding to the command received and the time to reach this speed, egg NEN power amplifier 18 , which is connected to the armature of the motor 12 and the control signal supplied by the generator 16 processed to the motor 12 accordingly excite, and a device 20 for compensating the internal voltage drop of the motor. A compensation device of conventional type regulates the motor via a feedback loop, which contains a differential amplifier 22 and a feedback unit 24 . According to the known control principles, the differential amplifier 22 receives at one input the control signal supplied by the generator 16 and at its other input the signal generated at the output of the feedback unit 24 . The feedback unit generally consists of the elements shown in FIG. 2. These elements are a resistor 26 with a very low impedance, one end of which is connected to ground and the other end of which forms the input terminal 24 a of the unit. This resistor 26 is connected in series with the armature of the motor 12 . Pa rallel to the resistor 26 , the fixed high impedance resistor of a potentiometer 28 is connected, the loop fer forms the output 24 b of the feedback unit 24 . In some cases, the feedback unit 24 includes a filter network (not shown) for the reasons given above.

Die Betriebsweise des vorstehend beschriebenen Steuersy stems 10 wird unter Bezugnahme auf die Kurven von Fig. 6 erläutert.The operation of the control system 10 described above will be explained with reference to the curves of FIG. 6.

In diesem Beispiel wird angenommen, daß die Kurven A und B die Befehlssignale darstellen, die durch die Befehlsein richtung 14 erzeugt werden. Beispielsweise verlangt die Kurve A während der Zeiten t 1-t 2 und t 4-t 5 den Vorwärtslauf des Motors 12, während das Signal B den Rückwärtslauf des Motors in dem Intervall t 3-t 4 verlangt.In this example, it is assumed that curves A and B represent the command signals generated by the command device 14 . For example, curve A requires motor 12 to run forward during times t 1 -t 2 and t 4 -t 5 , while signal B requires motor to reverse in interval t 3 -t 4 .

Die Kurve C zeigt ein Steuersignal, das der Generator 16 erzeugen kann, und den Verlauf der gewünschten Drehzahl. So muß das Anlaufen in Vorwärtsbewegung in dem Intervall t 1-t′ 1 und das Anhalten in Vorwärtsbewegung in dem Inter vall t 2-t′ 2 erfolgen. Es handelt sich um den allgemeinen Fall, in welchem die Anlauf- und Anhalteintervalle verschieden sind. Dann wird der Anlauf in Rückwärtsbewegung von dem Zeitpunkt t 3 bis zu dem Zeitpunkt t′ 3 und das Anhalten in Rückwärtsbe wegung von dem Zeitpunkt t 4 bis zu dem Zeitpunkt t′ 4 verlangt. Da der Zeitpunkt t′ 4 in das Intervall t 4-t 5 des Vorwärtsbe wegungsbefehls fällt, stellt der Generator 16 die vorbestimm te Dauer der Vorwärtsbewegung fest, die sich von dem Zeitpunkt t′ 4 bis zu dem Zeitpunkt t′′ 4 erstreckt. In dem Zeitpunkt t 5, der dem Anhaltebefehl der Vorwärtsbewegung entspricht, steuert der Generator 16 das Anhalten in dem vorbestimm ten Anhalteintervall t 5-t′ 5.Curve C shows a control signal that generator 16 can generate and the course of the desired speed. So start in forward motion in the interval t 1 - t ' 1 and stop in forward motion in the interval t 2 - t' 2 . It is the general case in which the start and stop intervals are different. Then the start in backward movement from the time t 3 to the time t ' 3 and the stop in backward movement from the time t 4 to the time t' 4 is required. Since the time t ' 4 falls in the interval t 4 - t 5 of the forward movement command, the generator 16 determines the predetermined te duration of the forward movement, which extends from the time t' 4 to the time t '' 4 . At the time t 5 , which corresponds to the stop command of the forward movement, the generator 16 controls the stop in the predetermined stop interval t 5 - t ' 5 .

Da die vorbestimmten Anlaufintervalle kürzer sind als die vorbestimmten Anhalteintervalle, muß der Strom, der durch den Motor 12 fließen soll, beim Anlauf größer sein als beim Anhalten. Das zeigt die Kurve E von Fig. 6. Diese unter schiedlichen Ströme verursachen unterschiedliche ohmsche Spannungsabfälle in dem Anker und an den Klemmen des Wider stands 26 der Rückkopplungseinheit 24. Der Differenzver stärker empfängt an einem Eingang das Steuersignal C, das durch den Generator 16 geliefert wird, und an seinem ande ren Eingang das Ausgangssignal, das von der Klemme 24 b der Rückkopplungseinheit 24 geliefert wird.Since the predetermined starting intervals are shorter than the predetermined stopping intervals, the current that is to flow through the motor 12 must be greater when starting than when stopping. This shows the curve E of Fig. 6. These different currents cause different ohmic voltage drops in the armature and at the terminals of the resistor 26 of the feedback unit 24th The difference amplifier receives at one input the control signal C , which is supplied by the generator 16 , and at its other input, the output signal, which is supplied from the terminal 24 b of the feedback unit 24 .

Da, wie oben dargelegt, der Widerstand der Rückkopplungs einheit 24 sich zu dem Innenwiderstand des Motors addiert und diese Schaltung durch parasitäre Signale gestört wird, die sich zu dem Rückkopplungssignal bei dem Überqueren der Lamellen des Kollektors addieren, können diese Signale nicht wirksam gefiltert werden, wenn ihre Anzahl während der ge wünschten Beschleunigung klein ist.Since, as stated above, the resistance of the feedback unit 24 adds to the internal resistance of the motor and this circuit is disturbed by parasitic signals which add to the feedback signal when crossing the slats of the collector, these signals cannot be filtered effectively, if their number is small during the desired acceleration.

Fig. 3 zeigt in Form eines Blockschaltbildes ein Steuersy stem 30 nach der Erfindung für einen fremderregten Gleich strommotor 32 mit konstanter Belastung. Das Steuersystem 30 enthält, ebenso wie das bekannte System 10, eine Befehlsein richtung 34, einen Generator 36 zum Erzeugen eines Steuer signals, das dem von dem Generator 16 gelieferten Steuersig nal analog ist, und einen Leistungsverstärker 38 zum Erregen des Motors 32 derart, daß die Drehzahl dieses Motors der ge wünschten Drehzahl entspricht, die durch das Steuersignal angegeben wird, welches der Generator 36 erzeugt. Im Gegen satz zu dem bekannten Steuersystem 10 wird jedoch bei dem Steuersystem 30 nach der Erfindung eine Kompensationsein richtung 40 benutzt, die in Reihe zwischen den Generator 36 und den Leistungsverstärker 38 geschaltet ist, während der Motor 32 direkt an Masse liegt. Fig. 3 shows in the form of a block diagram of a control system 30 according to the invention for a separately excited DC motor 32 with a constant load. The control system 30 , like the known system 10 , includes a command device 34 , a generator 36 for generating a control signal which is analog to the control signal supplied by the generator 16 , and a power amplifier 38 for exciting the motor 32 such that the speed of this motor corresponds to the desired speed, which is indicated by the control signal generated by the generator 36 . In contrast to the known control system 10 , however, a Kompensationsein device 40 is used in the control system 30 according to the invention, which is connected in series between the generator 36 and the power amplifier 38 , while the motor 32 is connected directly to ground.

Fig. 6 läßt das Prinzip der Erfindung zur Kompensation der Verluste durch ohmschen Spannungsabfall in dem Anker deut lich erkennen. Oben ist dargelegt worden, daß dieser ohm sche Spannungsabfall dem Produkt aus dem Innenwiderstand des Motors und der Stärke des ihn durchfließenden Stroms entspricht. Da der Innenwiderstand eines Motors eine relativ feste und dem Benutzer bekannte Kenngröße ist, ebenso wie die von dem Motor, den Trägheiten und den Beschleunigungen abhängige Stromstärke, verringert der ohmsche Spannungsab fall linear die EMK des Motors gemäß der Gleichung E=U-RI, die in der Beschreibungseinleitung angegeben worden ist. Damit die Auswirkungen des ohmschen Spannungsabfalls beseitigt werden, wird gemäß der Erfindung durch Simulation des Innenwiderstands des Motors und des Versorgungsstroms ein den inneren Spannungsabfall des Motors in Abhängigkeit von dem durch den Generator 36 gelieferten Steuersignal dar stellendes Verlustsignal erzeugt und dieses mit dem Steuer signal derart verknüpft, daß die Versorgungsspannung des Mo tors die gewünschte Drehzahl gewährleistet. Die Erfindung be steht also darin, das Produkt RI zu simulieren, um ein Ver lustsignal S _p zu bilden, das zu dem Steuersignal U addiert wird, so daß für die Gegen-EMK E gilt: E=U+S _p-RI=U. Unter der Annahme, daß die Befehlseinrichtung 34 in derselben Weise gesteuert wird wie die Befehlseinrichtung 14 von Fig. 1 und daß der Generator 36 ein Steuersignal C der in Fig. 6 darge stellten Art liefert (wie der Generator 16), gibt die Kom pensationseinrichtung 40 an den Verstärker 38 ein Signal D ab, welches die Summe aus dem Signal C und einer Kompo nente ist, die zu dem Strom I proportional ist, der durch die Kurve E in Fig. 6 dargestellt ist und während der An lauf- und Anhalteintervalle des Motors erzeugt wird. Fig. 6 shows the principle of the invention to compensate for the losses caused by ohmic voltage drop in the armature clearly Lich. It has been shown above that this ohmic voltage drop corresponds to the product of the internal resistance of the motor and the strength of the current flowing through it. Since the internal resistance of a motor is a relatively fixed parameter known to the user, as is the current intensity which is dependent on the motor, the inertia and the accelerations, the ohmic voltage drop linearly reduces the EMF of the motor according to the equation E = U - RI , the has been specified in the introduction to the description. So that the effects of the ohmic voltage drop are eliminated, according to the invention by simulating the internal resistance of the motor and the supply current, the internal voltage drop of the motor as a function of the control signal supplied by the generator 36 is a loss signal which is linked to the control signal in such a way that the supply voltage of the motor ensures the desired speed. The invention is thus to simulate the product RI to form a loss signal S _p , which is added to the control signal U , so that for the back emf E applies: E = U + S _p - RI = U . Assuming that the command device 34 is controlled in the same manner as the command device 14 of FIG. 1 and that the generator 36 supplies a control signal C of the type shown in FIG. 6 (like the generator 16 ), the compensation device 40 gives to the amplifier 38, a signal D , which is the sum of the signal C and a component that is proportional to the current I , which is represented by the curve E in FIG. 6 and during the start and stop intervals of the Motors is generated.

Eine Kompensationseinrichtung nach der Erfindung ist also dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen enthält, die zwischen den Generator 36, der das Steuersignal für den Mo tor erzeugt, und den Leistungsverstärker 38 geschaltet sind und auf das Steuersignal ansprechen, um ein Verlustsignal zu erzeugen, das die in dem Motor erzeugten Verluste dar stellt, und Einrichtungen zum Verknüpfen des Verlustsignals mit dem Steuersignal derart, daß die Drehzahl des Motors der gewünschten Drehzahl entspricht. Fig. 4 zeigt ein Prin zipschaltbild der aus der Befehlseinrichtung 34, dem Gene rator 36 und der Kompensationseinrichtung 40 bestehenden An ordnung. Dieses Prinzipschaltbild veranschaulicht, an wel cher Stelle die Erfindung leicht ausgeführt werden kann.A compensation device according to the invention is thus characterized in that it contains devices which are connected between the generator 36 , which generates the control signal for the motor, and the power amplifier 38 and are responsive to the control signal to generate a loss signal which represents losses generated in the engine, and means for combining the loss signal with the control signal such that the speed of the motor corresponds to the desired speed. Fig. 4 shows a prin zip circuit diagram of the existing from the command device 34 , the generator 36 and the compensation device 40 to order. This basic circuit diagram illustrates at which point the invention can be carried out easily.

In Fig. 4 ist die Befehlseinrichtung 34 so aufgebaut, daß die Vorwärtsbewegung und die Rückwärtsbewegung des Motors 32 mit zwei Schaltern 42, 42′ gesteuert werden kann, die zwischen zwei Spannungsquellen mit entgegengesetzten Pola ritäten B+ und B- über zwei Widerstände 44 bzw. 44′ in Reihe geschaltet sind. Die Ausführungsform des Generators 36 und der Kompensationseinrichtung 40, die in Fig. 4 dargestellt sind, hat den Vorteil, daß sie beide beinhaltet, wie im fol genden noch näher dargelegt wird. In Fig. 4, the command device 34 is constructed so that the forward movement and the backward movement of the motor 32 can be controlled with two switches 42, 42 ' which between two voltage sources with opposite polarities B + and B - via two resistors 44 and 44 ' are connected in series. The embodiment of the generator 36 and the compensation device 40 , which are shown in Fig. 4, has the advantage that it includes both, as will be explained in more detail in the fol lowing.

Der Leiter, der die beiden Schalter 42 und 42′ mitein ander verbindet, ist einerseits mit einer Klemme 46 über einen Widerstand 48 verbunden. Andererseits ist er außer dem mit dem direkten Eingang (+) eines Differenzverstär kers 50 verbunden, dessen komplementärer Eingang (-) an Masse liegt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 50 ist über einen Widerstand 52 mit dem komplementären Eingang (-) eines Differenzverstärkers 54 verbunden, dessen di rekter Eingang (+) an Masse liegt. Der komplementäre Ein gang des Differenzverstärkers 54 ist außerdem mit dem Aus gang dieses Verstärkers über einen Kondensator 56 und einen Widerstand 58 verbunden. Der Punkt 60 bezeichnet den Aus gang des Differenzverstärkers 54, der mit einer Klemme 64 verbunden ist, die den Ausgang der Kompensationseinrichtung 40 bildet und an der ein Signal, wie das Signal D von Fig. 6, entnommen werden kann, das für den Leistungsverstärker 38 bestimmt ist. Der Verbindungspunkt 57 des Kondensators 56 und des Widerstands 58 ist mit dem direkten Eingang (+) ei nes weiteren Differenzverstärkers 62 verbunden, dessen kom plementärer Eingang (-) in diesem Fall direkt mit dem Aus gang dieses Verstärkers verbunden ist, der seinerseits mit dem Widerstand 48 verbunden ist.The conductor that connects the two switches 42 and 42 ' mitein other is connected on the one hand to a terminal 46 via a resistor 48 . On the other hand, it is connected to the direct input (+) of a differential amplifier 50 , the complementary input (-) of which is connected to ground. The output of the differential amplifier 50 is connected via a resistor 52 to the complementary input (-) of a differential amplifier 54 , the direct input (+) of which is connected to ground. The complementary input of the differential amplifier 54 is also connected to the output of this amplifier via a capacitor 56 and a resistor 58 . The point 60 denotes the output of the differential amplifier 54 , which is connected to a terminal 64 which forms the output of the compensation device 40 and from which a signal, such as the signal D from FIG. 6, can be taken, which is for the power amplifier 38 is determined. The connection point 57 of the capacitor 56 and the resistor 58 is connected to the direct input (+) of a further differential amplifier 62 , the complementary input (-) of which in this case is connected directly to the output of this amplifier, which in turn is connected to the resistor 48 is connected.

Die konstante Spannung nach dem Anlaufen des Motors wird durch den Wert der Versorgungsspannungen B+ und B-, der Widerstände 44 und 44′ und des Widerstands 48 bestimmt. Die Zeit für die Durchführung des Anlaufes oder des Anhaltens des Motors wird durch die parallel zu dem Widerstand 48 an geordnete Schaltung gegeben. In dieser Schaltung dient der Differenzverstärker 50 als Puffer, während der Differenzver stärker 54 aufgrund des Kondensators 56 und des Widerstands 52 die Aufgabe eines Integrierers hat. Infolgedessen wird die Steigung der Signale C und D in den Anlauf- und Anhalte intervallen durch die Größen des Widerstands 52 und des Kon densators 56 bestimmt. In dem allgemeinen Fall, in welchem die Anlauf- und Anhalteintervalle unterschiedlich sind, muß infolgedessen die durch den Widerstand 52 und den Kondensa tor 56 festgelegte Integrationskonstante modifiziert werden. In dem dargestellten Beispiel, in welchem das Anlaufinter vall kürzer sein soll als das Anhalteintervall, kann so vor gegangen werden, daß der Widerstand 52 mit dem Kondensator 56 die Anhaltezeitkonstante bildet, und durch Parallelschal ten eines zusätzlichen Widerstands 52′ zu dem Widerstand 52 kann eine kleinere Anlaufzeitkonstante durch das Verringern des Wertes des Gesamtwiderstandes der Parallelschaltung der Widerstände 52 und 52′ gegenüber dem Widerstand 52 allein festgelegt werden. Wenn der Punkt 57 direkt mit der Klemme 60 verbunden wäre, würde infolgedessen der Differenzverstär ker 62 an der Klemme 46 das gewünschte Steuersignal des Mo tors, wie das Signal C von Fig. 6, abgeben, weil die Span nung des Steuersignals nach dem Anlauf insbesondere durch den Widerstand 48 bestimmt wird, wie oben dargelegt. Die Kompensationseinrichtung 40 von Fig. 3 wird ganz einfach durch Einfügen des Widerstands 58 zwischen den Punkt 57 und den Punkt 60 realisiert. Weil der innere Spannungsabfall in dem Motor zu dem Strom proportional ist, der ihn durch fließt, und weil dieser umgekehrt proportional zu den ver langten Zeiten für das Anlaufen und Anhalten und somit zu den Integrationszeitkonstanten des Differenzverstärkers 54 ist und weil der Strom in dem Widerstand 52 (der die Anhal tezeitkonstante festlegt) oder in den Widerständen 52 und 52′ (die die Anlaufzeitkonstante festlegen) gleich dem durch den Widerstand 58 fließenden Strom ist, ist daher zwischen dem Punkt 57 und dem Punkt 60 eine Spannung vorhanden, die zu dem Strom proportional ist, der durch den Motor fließen soll. Durch Einstellen des Wertes dieses Widerstandes der art, daß die Spannung zwischen dem Punkt 57 und dem Punkt 60 gleich dem inneren Spannungsabfalll RI in dem Motor ist, wird somit dieser innere Spannungsabfall simuliert. In Fig. 4 ist außerdem zu erkennen, daß die Spannung zwischen den Punkten 57 und 60, die den inneren Spannungsabfall in dem Motor darstellt, sich zu der Integrationsspannung ad diert, die die Steigung des Signals C während der Anlauf- und Anhalteintervalle ausdrückt, so daß an der Klemme 64 während des Betriebes eine Spannung auftritt, wie sie durch die Kurve D in Fig. 6 dargestellt ist.The constant voltage after starting the motor is determined by the value of the supply voltages B + and B -, the resistors 44 and 44 ' and the resistor 48 . The time for carrying out the starting or stopping of the motor is given by the parallel to the resistor 48 to the ordered circuit. In this circuit, the differential amplifier 50 serves as a buffer, while the differential amplifier 54 acts as an integrator due to the capacitor 56 and the resistor 52 . As a result, the slope of the signals C and D in the start and stop intervals is determined by the sizes of the resistor 52 and the capacitor 56 . As a result, in the general case where the starting and stopping intervals are different, the integration constant set by the resistor 52 and the capacitor 56 must be modified. In the example shown, in which the start-up interval should be shorter than the stopping interval, it can be done before that the resistor 52 with the capacitor 56 forms the stopping time constant, and by parallel switching th an additional resistor 52 ' to the resistor 52 can smaller start-up time constant can be set by reducing the value of the total resistance of the parallel connection of the resistors 52 and 52 ' compared to the resistor 52 alone. As a result, if point 57 were connected directly to terminal 60 , differential amplifier 62 at terminal 46 would output the desired control signal from the motor, such as signal C of FIG. 6, because the voltage of the control signal after start-up in particular is determined by resistor 48 , as set forth above. The compensation device 40 of FIG. 3 is implemented very simply by inserting the resistor 58 between the point 57 and the point 60 . Because the internal voltage drop in the motor is proportional to the current flowing through it, and because it is inversely proportional to the times taken for starting and stopping, and thus to the integration time constants of differential amplifier 54 , and because the current in resistor 52 (which defines the stop time constant) or in resistors 52 and 52 ' (which set the start time constant) is equal to the current flowing through resistor 58 , there is therefore a voltage between point 57 and point 60 which is proportional to the current is to flow through the engine. Thus, by setting the value of this resistance such that the voltage between point 57 and point 60 is equal to the internal voltage drop RI in the motor, this internal voltage drop is simulated. In Fig. 4 it can also be seen that the voltage between points 57 and 60 , which represents the internal voltage drop in the motor, is added to the integration voltage, which expresses the slope of the signal C during the start and stop intervals, so that a voltage occurs at terminal 64 during operation, as shown by curve D in Fig. 6.

Fig. 5 zeigt eine konkrete Schaltung, die auf dem Prinzip schaltbild von Fig. 4 beruht. In Fig. 5 tragen deshalb glei che Teile wie in Fig. 4 gleiche Bezugszeichen. Die beiden Hauptunterschiede bestehen in der Hinzufügung eines Ent koppelungskondensators 56′ parallel zu dem Widerstand 58, der den inneren Spannungsabfall simuliert, und in einer Schalteinrichtung 66, die die Aufgabe hat, den Widerstand 52′ je nachdem, ob das Intervall dem Anlauf oder dem Anhal ten des Motors entspricht, zuschaltet oder wegschaltet. Diese Schalteinrichtung ist in einfacher Weise aufgebaut. Das Ausgangssignal an der Klemme 46 wird an den direkten Eingang eines Differenzverstärkers 68 angelegt, dessen kom plementärer Eingang (-) einerseits über einen Widerstand 70 an Masse liegt und andererseits über einen Widerstand 72 mit seinem Ausgang verbunden ist. Der Ausgang dieses Ver stärkers ist mit zwei Schaltungen verbunden, die für das Vorspannen von zwei Feldeffekttransistoren 74 bzw. 76 ent gegengesetzten Typs vorgesehen sind. Die beiden Vorspannungs schaltungen enthalten zwei Dioden 78 bzw. 80, die mit zwei an Masse liegenden Widerständen 82 bzw. 84 in der in Fig. 5 gezeigten Weise in Reihe geschaltet sind. Die Gateanschlüsse der Transistoren 74 und 76 sind mit den Verbindungspunkten der Diode 78 und des Widerstands 82 bzw. der Diode 80 und des Widerstandes 84 verbunden. Die Sourceanschlüsse dieser Transistoren sind mit dem komplementären Eingang (-) des Differenzverstärkers 54 verbunden, während ihre Drainan schlüsse mit einem Ende des Widerstands 52′ über zwei Dioden 86 bzw. 88 verbunden sind, die so betrieben werden, daß sie den Strom in derselben Richtung wie ihr entsprechender Tran sistor leiten. Fig. 5 shows a concrete circuit, which is based on the principle circuit diagram of Fig. 4. Therefore, in Fig. 5 che moving parts as in Fig. 4 bear like reference numerals. The two main differences are the addition of a decoupling capacitor 56 'in parallel with the resistor 58 , which simulates the internal voltage drop, and in a switching device 66 , which has the task of the resistor 52' depending on whether the interval is the start or the stop corresponds to the motor, switches it on or off. This switching device is constructed in a simple manner. The output signal at terminal 46 is applied to the direct input of a differential amplifier 68 , the complementary input (-) of which is connected to ground via a resistor 70 and is connected to its output via a resistor 72 . The output of this amplifier is connected to two circuits which are provided for the biasing of two field effect transistors 74 and 76, respectively, of the opposite type. The two bias circuits include two diodes 78 and 80 which are connected in series with two ground resistors 82 and 84 in the manner shown in FIG. 5. The gates of the transistors 74 and 76 are connected to the connection points of the diode 78 and the resistor 82 or the diode 80 and the resistor 84 . The sources of these transistors are connected to the complementary input (-) of the differential amplifier 54 , while their drain connections are connected to one end of the resistor 52 ' via two diodes 86 and 88 , which are operated so that they the current in the same direction how to conduct their corresponding transistor.

Die Schaltung von Fig. 5 ist vorgesehen, um an zwei Eingangs klemmen 90 bzw. 92 Befehlssignale (wie die Signale A und B von Fig. 6) zu empfangen, die der Vorwärtsbewegung bzw. der Rückwärtsbewegung des Motors entsprechen. Diese Signale wer den durch eine Eingangsschaltung 94 verarbeitet, die zwei Feldeffekttransistoren 96, 98 desselben Typs enthält, deren Gateanschlüsse mit den Eingangsklemmen 90 bzw. 92 verbunden sind. Die Drainanschlüsse dieser Transistoren sind über zwei Widerstände 100 bzw. 102 mit zwei Versorgungsspannungsquellen B+ bzw. B- verbunden, während ihre Sourceanschlüsse in einem gemeinsamen Punkt 104 miteinander verbunden sind. Der Punkt 104 ist mit dem Widerstand 48 verbunden. Zwei Dioden 106 und 108 sind entgegengesetzt zwischen den Punkt 104 und Masse geschaltet. Der Punkt 104 ist außerdem mit dem direkten Ein gang eines Differenzverstärkers 110 verbunden, dessen Ausgang mit einem Widerstand 112 verbunden ist. Der Ausgang dieses Verstärkers ist außerdem über einen Widerstand 114 mit seinem komplementären Eingang und über einen Widerstand 116 mit Masse verbunden. Schließlich verbinden zwei Dioden 118, 120 die Drainanschlüsse der Transistoren 96 bzw. 98 mit Masse, und zwei Dioden 122, 124 begrenzen die maximale Spannung, die an den Widerständen 52 bzw. 52′ anliegt, mit denen diese Dioden verbunden sind.The circuit of FIG. 5 is provided to receive command signals (such as signals A and B of FIG. 6) at two input terminals 90 and 92 , respectively, which correspond to the forward and backward movements of the motor. These signals are processed by an input circuit 94 which contains two field effect transistors 96, 98 of the same type, the gates of which are connected to the input terminals 90 and 92 , respectively. The drains of these transistors are connected to two supply voltage sources B + and B - via two resistors 100 and 102 , while their sources are connected to one another at a common point 104 . Point 104 is connected to resistor 48 . Two diodes 106 and 108 are connected in opposite directions between point 104 and ground. The point 104 is also connected to the direct input of a differential amplifier 110 , the output of which is connected to a resistor 112 . The output of this amplifier is also connected through a resistor 114 to its complementary input and through a resistor 116 to ground. Finally, two diodes 118, 120 connect the drain connections of transistors 96 and 98 to ground, and two diodes 122, 124 limit the maximum voltage which is present at resistors 52 and 52 ' to which these diodes are connected.

Wenn beispielsweise die an die Klemme 92 angelegte Span nung für die Steuerung, beispielsweise der Vorwärtsbewe gung, durch einen Wert null geht, entwickelt sich die Spannung an der Klemme 64 in Abhängigkeit von dem Wert der Versorgungsspannung B+ und der Widerstände 100 und 48. Durch diese Steuerung wird der Punkt 104 auf ein negatives Potential gebracht, das durch den Wert der Sperrschicht spannung der Diode 106 begrenzt wird. So schaltet die Schalt einrichtung 66 während des Anlaufs den Transistor 76 in den Stromkreis. Der Differenzverstärker 54 hat einen leitenden Zustand, der sich in Abhängigkeit von der Integrationskon stante entwickelt, die durch den Kondensator 56 und die parallelen Widerstände 52 und 52′ festgelegt ist. Wenn der Ausgangspegel erreicht ist, wird das Potential in dem Punkt 104 wieder null.For example, if the voltage applied to terminal 92 for control, such as forward motion, goes through a value of zero, the voltage at terminal 64 will develop depending on the value of supply voltage B + and resistors 100 and 48 . By this control, the point 104 is brought to a negative potential, which is limited by the value of the junction voltage of the diode 106 . Thus, the switching device 66 switches the transistor 76 into the circuit during startup. The differential amplifier 54 has a conductive state which develops depending on the Integrationskon constant, which is determined by the capacitor 56 and the parallel resistors 52 and 52 ' . When the output level is reached, the potential at point 104 becomes zero again.

Claims

1. Control system for an externally excited DC motor, with a generator for generating a temporally variable control signal (C) , the signal shape of which determines the speed of the motor, with a compensation device which generates a compensation signal corresponding to the internal voltage drop in the motor with the control signal corrected control signal linked, and with a power amplifier, which is controlled by the corrected control signal and in turn controls the motor, characterized in that the compensation signal is derived from the control signal (C) by simulating the internal ohmic voltage drop, which at a constant load operated motor can be viewed as dependent on the waveform of the control signal (C) .

2. Control system according to claim 1, characterized in that the generator ( 36 ) for generating the control signal (C) an integrator from an ohmic element ( 52 ) and a capacitor ( 56 ) which are assigned to the feedback circuit of a differential amplifier ( 54 ) , contains and the compensation device ( 40 ) has a in the feedback circuit of the dif amplifier amplifier ( 54 ) lying resistor ( 58 ).

3. Control system according to claim 2, characterized in that the control signal (C) has time periods with at least two mutually different lengths and that the time constant of the integrator can be switched according to these at the different time period lengths.

4. Control system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the generator ( 36 ) generating the control signal (C ) responds to a command device ( 34 ) by means of which the engine operating states are adjustable.